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普定水電站增容改造工程電氣一次設(shè)計(jì)

文檔作者：黎家海1，陳丹燕2 文檔來源： 1. 普定水電站 2. 中國(guó)電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月05日
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收稿日期：2018 - 04 - 03
作者簡(jiǎn)介：黎家海（1971 - ），男，工程師，主要從事水電
站運(yùn)行與管理等工作。
E-mail：ls990917＠163. com
普定水電站增容改造工程電氣一次設(shè)計(jì)
黎家海1，陳丹燕2
（1. 普定水電站，貴州普定562100；2. 中國(guó)電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽550081）
摘要：系統(tǒng)的介紹了普定水電站增容改造工程的電氣一次設(shè)計(jì)內(nèi)容，分別對(duì)電氣主接線、工程改造的必要性和目
標(biāo)、主要電氣設(shè)備及電纜橋架的改造等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)說明。圖1 幅，表5 個(gè)。
關(guān)鍵詞：水電站；增容改造；電氣主接線；電氣設(shè)備改造；電纜橋架改造
1 電站概況
普定水電站位于烏江上游南源貴州省普定縣三
岔河中游， 距貴陽市125 km。水庫正常蓄水位
1 145 m，總庫容4.21 億m3，為不完全年調(diào)節(jié)水庫。
原總裝機(jī)容量75 MW，共裝設(shè)3 臺(tái)25 MW立軸混流
式水輪發(fā)電機(jī)組，年平均發(fā)電量3.16 億kW·h。電
站于1989 年12 月開工建設(shè)，1993 年11 月開始蓄
水，1994 年5 月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電。投產(chǎn)至今已運(yùn)
行了24 a，多數(shù)設(shè)備已到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行年限。同時(shí)，受
當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、制造條件的限制，設(shè)備及其配套設(shè)施較
差，電站運(yùn)行過程中出現(xiàn)了一系列的問題。為此，
2015 年6 月業(yè)主對(duì)電站機(jī)組進(jìn)行了增容改造，改
造后總裝機(jī)容量為87 MW，共裝設(shè)3 臺(tái)單機(jī)容量
29 MW的立軸混流水輪發(fā)電機(jī)組。
2 電氣主接線
普定水電站發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接線采用發(fā)變組單元
接線，110 kV側(cè)采用單母線分段接線，35 kV側(cè)采
用單母線分段接線；1、3 號(hào)三繞組變壓器35 kV中
壓出線經(jīng)兩段35 kV母線、通過四回35 kV出線引
出，在發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)專用真空型發(fā)電機(jī)出口斷路
器。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用經(jīng)避雷器的接地方式。雙繞
組變壓器110 kV側(cè)中性點(diǎn)設(shè)置有放電間隙和避雷
器，三繞組變壓器高壓中性點(diǎn)設(shè)置有放電間隙和避
雷器，中壓側(cè)中性點(diǎn)采用經(jīng)避雷器的接地方式（見
圖1）。
3 增容改造的必要性與目標(biāo)
3.1 改造的必要性
（1）發(fā)電機(jī)定子線圈絕緣等級(jí)低，為B 級(jí)絕緣。
（2）發(fā)電機(jī)出口開關(guān)及開關(guān)柜故障多，備品備
件難以采購。
（3）發(fā)電機(jī)出口母線為鋁母排套熱縮管，投運(yùn)
至今未進(jìn)行更換，接頭溫度高、絕緣老化嚴(yán)重。
（4）主變壓器損耗大，絕緣老化嚴(yán)重，存在不
同程度滲漏；主變壓器設(shè)計(jì)方案不合理，瓦斯繼電
器、壓力釋放閥預(yù)試時(shí)不能按規(guī)程規(guī)定校驗(yàn)，通風(fēng)
冷卻效果差。
（5）廠用變壓器損耗大，不符合當(dāng)下國(guó)家節(jié)能
降耗要求。
（6）電纜橋架多處由于老化及電纜布置較多而
損壞嚴(yán)重。
3.2 改造的目標(biāo)
工程電氣一次主要改造范圍為：水輪發(fā)電機(jī)、
發(fā)電機(jī)母線、主變壓器、干式變壓器、壩區(qū)0.4 kV
開關(guān)柜、電纜橋架等。
4 改造內(nèi)容
4.1 發(fā)電機(jī)的改造
普定水電站機(jī)組技術(shù)改造的主要目的除了技術(shù)
更新、消除老化設(shè)備、提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性外，另
一個(gè)目的是增加機(jī)組的額定出力，提高電站發(fā)電效
益。根據(jù)論證分析，確定全廠3 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組以
· 40 ·
技術(shù)改造SMALL HYDRO POWER 2018No.3，Total No.201
萬方數(shù)據(jù)
技術(shù)改造為主，適當(dāng)增容；水輪機(jī)額定出力由
25.64 MW增大到29.78 MW，發(fā)電機(jī)額定容量由
25 MW增容到29 MW，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速由原來的
187.5 r ／ min增加到200 r ／ min。根據(jù)本電站現(xiàn)有發(fā)電
機(jī)參數(shù)，結(jié)合目前新建電站參數(shù)水平，確定電站發(fā)
電機(jī)額定電壓仍為10.5 kV。發(fā)電機(jī)原絕緣等級(jí)為
B／ B 級(jí)，等級(jí)太低，不符合目前發(fā)電機(jī)技術(shù)水平，
改造后絕緣等級(jí)為F ／ F 級(jí)（見表1）。
圖1 電氣主接線示意
表1 改造前后水輪發(fā)電機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比
改造前改造后
型號(hào)SF25—14 ／ 3330 SF—J29—30 ／ 5900
額定有功功率／MW 25 29
額定電壓／ kV 10.5 10.5
額定電流／ A 1 718 1 876
額定轉(zhuǎn)速（／ r·min- 1） 187.5 200
絕緣等級(jí)B 級(jí)F 級(jí)
4.2 主變壓器
主變壓器更換或改造原因：
（1）機(jī)組改造增容的需要。水輪發(fā)電機(jī)已增
容，發(fā)電機(jī)額定容量為29 MW，在主接線不變的情
況下，相匹配的主變壓器額定容量為35 000 kVA
（原主變壓器容量31 500 kVA）。
（2）主變壓器安全運(yùn)行的需要。普定電站主變
壓器已運(yùn)行23 a，已接近主變壓器25 a的安全運(yùn)行
年限。
（3）節(jié)能降耗的需要。普定電站主變壓器型號(hào)
為8 系列產(chǎn)品，根據(jù)國(guó)家節(jié)能降耗相關(guān)規(guī)程規(guī)范和
貴州省2010 年版《110 kV變電所標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)》，均
要求新建或改造項(xiàng)目的主變壓器型號(hào)采用節(jié)能產(chǎn)
品，主變型號(hào)要求10 系列以上。
主變壓器能耗的高低直接影響生產(chǎn)成本，且長(zhǎng)
時(shí)間運(yùn)行下由于損耗導(dǎo)致的能量浪費(fèi)非常巨大。所
以為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能政策和電站的長(zhǎng)期發(fā)展，采用
新型低能耗變壓器勢(shì)在必行（見表2）。
4.3 廠用變壓器
廠用變壓器更換或改造原因：為了滿足變壓器
安全運(yùn)行的需要，電站廠用變壓器已運(yùn)行多年，原
變壓器采用的是油浸式變壓器；改造后的廠用變壓
器采用新型低能耗非晶合金變壓器（見表3 ~ 表
5）。
· 41 ·
小水電2018 年第3 期（總第201 期） 技術(shù)改造
萬方數(shù)據(jù)
表2 改造前后主變壓器的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比
改造前改造后
型號(hào)SFLF—
31500 ／ 110
SS35000
／ 110
S35000
／ 110
額定容量／MVA 31.5 35 35
額定電壓／ kV
121 ± 2 × 2.5％
／ 10.5 kV
121 ± 2 × 2.5％ ／
38.5 ± 2 × 2.5％
／ 10.5 kV
121 ± 2 × 2.5％
／ 10.5 kV
聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)YN，d11 YNyn0d11 Ynd11
冷卻方式油浸水冷自冷自冷
空載損耗／ kW 34.5 ≤24.1 ≤143.1
負(fù)載損耗／ kW 145 ≤147.1 ≤122.8
表3 改造前后隔離變壓器的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比
改造前改造后
型號(hào)S7—1250 ／ 10.5
SCB13—
1250 ／ 10.5
額定容量／ kVA 1 250 1 250
額定電壓10.5 ± 2 × 2.5％
／ 10.5 kV
10.5 ± 2 × 2.5％
／ 10.5 kV
聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)Y，Y12 Y，Y12
空載損耗／ kW ≤2.2 ≤1.26
負(fù)載損耗／ kW ≤13.8 ≤8.72
絕緣等級(jí)F 級(jí)F 級(jí)
表4 改造前后廠區(qū)變壓器的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比
改造前改造后
型號(hào)SC—500 ／ 10.5
SCBH15—630
／ 10.5
額定容量／ kVA 500 630
額定電壓10.5 ± 4 × 2.5％
／ 0.4 kV
10.5 ± 2 × 2.5％
／ 0.4 kV
聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)D，yn11 D，yn11
空載損耗／ kW ≤1.73 ≤0.41
負(fù)載損耗／ kW ≤5 ≤5.26
絕緣等級(jí)F 級(jí)H 級(jí)
表5 改造前后壩區(qū)變壓器的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比
改造前改造后
型號(hào)SC—200 ／ 10.5
SCBH15—250
／ 10.5
額定容量／ kVA 200 250
額定電壓10.5 ± 4 × 2.5％
／ 0.4 kV
10.5 ± 4 × 2.5％
／ 0.4 kV
聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)D，yn11 D，yn11
空載損耗／ kW ≤0.9 ≤0.23
負(fù)載損耗／ kW ≤2.5 ≤2.46
絕緣等級(jí)F 級(jí)H 級(jí)
5 電纜橋架的改造
原電纜橋架存在安裝不規(guī)范、電纜線外露、電
纜橋架設(shè)計(jì)偏小、無防火隔板等現(xiàn)象，經(jīng)與電站運(yùn)
行維護(hù)人員協(xié)調(diào)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，特對(duì)本工程
制定了改造方案。
電纜橋架采用鋼制電纜橋架（鋼制外殼內(nèi)裝無
機(jī)防火槽盒、防火護(hù)罩），電纜吊架的設(shè)計(jì)應(yīng)充分
考慮電纜檢修、維護(hù)及電纜串層要求。垂直靠墻安
裝的電纜橋架采用復(fù)合托盤式豎井橋架（鋼制外殼
內(nèi)裝無機(jī)防火槽盒、防火護(hù)罩），電纜溝內(nèi)壁架采
用裝配型托臂。電纜橋架內(nèi)的無機(jī)防火槽盒為一次
成型，防火槽盒與電纜橋架嵌裝，其規(guī)格與電纜橋
架配套并在制造廠與電纜橋架一起裝配。對(duì)原來在
安裝過程沒有設(shè)置防火隔板的部分橋架進(jìn)行了增設(shè)
防火隔板的措施，電纜有外露的地方增加了電纜橋
架寬度及深度，并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)凌亂的電纜進(jìn)行了規(guī)
整。對(duì)之前支吊架設(shè)置不合理的地方重新規(guī)劃并且
補(bǔ)裝。改造后的電纜橋架采用熱鍍鋅表面處理，較
原來更美觀耐用。
6 結(jié)語
普定水電站進(jìn)行提效增容改造是電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
現(xiàn)實(shí)性的要求，同時(shí)也符合電站正常更新規(guī)律。通
過對(duì)陳舊設(shè)備的改造，增加了機(jī)組容量和水庫的調(diào)
節(jié)能力，順應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗要求。采用性能優(yōu)良的
主變壓器、廠用變壓器等性能指標(biāo)優(yōu)的設(shè)備，延長(zhǎng)
了設(shè)備的檢修周期、減少了檢修費(fèi)用且設(shè)備安全性
大幅度提高。截至目前，電站首臺(tái)改造機(jī)組已順利
投產(chǎn)，第二臺(tái)改造機(jī)組已完成充水前的準(zhǔn)備工作，
較好地達(dá)到了改造前的預(yù)期目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
［1］ 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)：電
氣一次［M］. 北京：水利電力出版社，1982.
［2］ 顧四行. 小型水電站技術(shù)改造應(yīng)注意的幾個(gè)問題［J］.
水利水電工程設(shè)計(jì)，2012，31（1）：23-24.
［3］ 陳曉健. 浙江省農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造試點(diǎn)項(xiàng)目管理
探討［J］. 中國(guó)農(nóng)村水利水電，2013（4）：118-120.
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責(zé)任編輯吳昊
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